JP2009069478A

JP2009069478A - 無端ベルト駆動装置

Info

Publication number: JP2009069478A
Application number: JP2007237822A
Authority: JP
Inventors: Showa Nakamura; 将和中村; Masami Maruko; 雅巳圓子
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】簡単な構成で、低コストでベルト片寄りを防止（補正）できる無端ベルト駆動装置を提供すること。
【解決手段】複数のローラに張架された無端ベルトを回転駆動する無端ベルト駆動装置において、前記無端ベルトの幅方向端部の少なくとも一方に、ベルト幅方向端部から中心に向かって直径が細くなる円錐コロを前記無端ベルトの端部の外周面に当接して設けたことを特徴とする無端ベルト駆動装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等に用いられる画像形成装置に用いられる無端ベルト駆動装置に関し、特に、回動するベルトの片寄り防止機構を備えた無端ベルト駆動装置に関する。

画像形成装置においては、種々の無端ベルト、例えば搬送ベルト、中間転写ベルト、定着ベルト等が使用されている。このような無端ベルト（以下、単にベルトという。）はこれを架け渡すローラの組立精度、ローラ自体の精度、その他の要因により、これを駆動中に次第にベルトが所定の位置からローラの軸方向に移動する現象、すなわち、ベルトの片寄り（蛇行）現象が発生する。このような現象を防止ないし低減するため、種々のベルト片寄り防止機構が提案されている。

ベルト蛇行補正の公知例として、ベルト端部に円柱コロを当接することによって片寄ったベルト端部の経路を変化させ、テンションローラ（従動ローラ）を軸受けを介して揺動（ステアリング）させている。この方法では、片寄った側のベルト端部は、円柱コロで遠回りをする分テンションローラが引っ張られる。すなわち、円柱コロでベルトを押し戻すのではなく、円柱コロで遠回りする分テンションローラが引っ張られることでベルトが片寄る力を利用して従動ローラを揺動させベルト片寄りを防止している（例えば、特許文献１参照）。

また、端部にテーパが作られたテンションローラにベルトを張架して、ベルトが片寄ってベルトテンションが大きくなっても、ベルト蛇行方向と逆方向に十分な移動力を与え、ベルト蛇行が収束しやすく制御手段によって制御する方法もある（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−１７５１号公報特開２００１−１４７５９９号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、ローラを揺動させるため、コストアップとなる付加的な機構が用いられている。また、特許文献２の方法も、ベルト変動を検知して変動（ステアリング）抑制制御装置にてベルトの変動を戻す方向にテンションローラを移動させるという、よりコストアップが懸念される。

本発明は、ステアリング制御に比べ非常に簡単な構成で、低コストでベルト片寄りが補正でき、かつ、ベルト耐久性を向上できる無端ベルト駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成される。
複数のローラに張架された無端ベルトを回転駆動する無端ベルト駆動装置において、前記無端ベルトの幅方向端部の少なくとも一方に、ベルト幅方向端部から中心に向かって直径が細くなる円錐コロを前記無端ベルトの端部の外周面に当接して設けたことを特徴とする無端ベルト駆動装置。

コストアップとなる制御手段を用いることなく、円錐コロを用いた簡単な構成でベルト片寄り補正が可能である。円錐コロと同軸に弾性コロを取り付けることが好ましく、ベルト歪みを適度に押さえ込みベルト耐久性を向上させることが可能となる。

はじめに、本発明の実施の形態として、無端ベルト駆動装置を備えた画像形成装置について図１を基に説明する。

本明細書に用いる用語により技術範囲が限定されることはない。

図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。

図１において、１０は像担持体である感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２はデジタル式像露光手段である書込装置、１３は現像手段である現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５は感光体１０のクリーニング用のブレード、１６は現像スリーブ、２０は無端ベルトである中間転写ベルトを示す。

画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。

各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。

中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写手段である（１次）転写ローラ２５、クリーニング手段であるクリーニング装置２８等で無端ベルト駆動装置であるベルトユニット２を構成する。３は、本発明に係わるベルトの片寄り防止機構であるが、詳細は後述する。なお、前記アースローラ（バックアップローラ）２２は、アルミ地肌のままの導電性アルミローラで、接地されている。

感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転する。

読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は、不図示の画像形成レーザで光信号に変換され、書込装置１２によって感光体１０上に投光される。

現像器１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。

中間転写ベルト２０の走行は前記ベルトユニット２に動力を伝える不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。当該中間転写ベルト２０の材質は、体積抵抗率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。

転写ローラ２５には、トナーと逆極性の直流電圧が印加され、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に（１次）転写させる機能を有する。

２６は（２次）転写ローラで、表面がコート層で覆われた導電性のソリッドゴムからなり、トナーと逆極性バイアス電圧が印加されいる（または、アースローラ２２にトナーと同極性の電圧を印加し、転写ローラ２６はアースでもよい。）。また、当該転写ローラ２６は、ベルトを介して不図示の圧着機構によってアースローラ２２から当接および当接解除可能な構造で、当接時に、アースローラ２２とで形成されたニップ部Ｓで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写材Ｐに再転写（２次転写）する。

除電ローラ２７には、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加され、トナー像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０に残留するトナーの電荷を弱めている。

４は定着装置であって、金属の基体とシリコンゴムをベルト状に成型した定着ベルト４０とこれを支持搬送するベルト支持ローラ４１、加熱ローラ４２および前記定着ベルト４０と転写紙Ｐとを挟んで加圧、加熱定着する加圧ローラ４３、両ローラ挟持前の加圧部材である補助加圧機構４５、不図示のベルト清掃用のウェブ等からなっている。

前記加熱ローラ４２は薄手のアルミから形成された円筒状のもので、内側から所定の温度まで加熱するハロゲンヒータ４７等を有し、外側表面に密着して巻かれた前記定着ベルト４０はその伝導熱によって加熱される。その温度は、前記加熱ローラ４２に設置された接触温度センサ４８により検出され、制御部Ｂ１で所定の温度範囲を維持するように温度制御される。

前述したが、画像形成装置においては、種々の無端ベルト、例えば搬送ベルト、中間転写ベルト、定着ベルト等が使用されている。このような無端ベルトはこれを架け渡すローラの組立精度、ローラ自体の精度、その他の要因によりベルトの蛇行現象が発生する。

本発明は、ベルトの蛇行現象による片寄り防止機構を配備した無端ベルト駆動装置に関する。

以下、実施の形態として、中間転写ベルトの駆動装置に片寄り補正機構を配備した例で説明する。

図２は、図１の片寄り防止機構の取り付け位置Ａ部を拡大してＸ方向から視た図である。

図２において、３０は円錐コロで、例えば、十分な摩擦係数を有するゴムまたは円錐コロの回転面ｆ（中間転写ベルト２０との当接面）に摩擦係数を増大するための粗面化の表面処理がなされていることが好ましい。

本実施の形態では、円錐コロ３０は、ニップ部Ｓのアースローラ２２とテンションローラ２３との間に配置されている。当該円錐コロ３０は、細い直径側がベルト幅方向の中央側になるように、ベルトの端部の外周面に当接して設ける。当該円錐コロは、ベルト駆動装置の枠体である前後の側板２Ａ、２Ｂの所定の位置に固定された円錐コロ支持軸３１に軸着されている。回転面ｆは、中間転写ベルト２０の外周面に絶えず当接するように前記円錐コロ支持軸３１が調整されている。すなわち、回転面ｆがベルトを押圧してベルトが中央側に（ベルト外側から回転面ｆがベルトに）食い込むように前記円錐コロ支持軸３１が固定されている。

中間転写ベルト２０が矢印Ｙ方向に走行中、例えば、点線で示すようにベルトが側板２Ｂ方向に片寄った場合、中間転写ベルト２０の端部は、側板２Ｂ側では円錐コロの直径が大きい位置で当接し、テンションが大きくなる方に掛かり、側板２Ａ側では直径が小さい位置に移りテンションが小さくなる方に掛かる。その結果、ベルトはベルト中心方向に移動する方向により左右のバランスが保たれ走行する。

なお、片寄り防止機構の効果を確認するため下記の条件で確認実験を行った。

・条件
アースローラ径：３０ｍｍ、テンションローラ径：１８ｍｍ
円錐コロ：長さａ＝１７ｍｍ、最小径ｄ＝９ｍｍ
最大径Ｄ＝１２．６ｍｍ、１３．８ｍｍ、１５ｍｍ、１７．５ｍｍ
材質：ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）樹脂、ＰＯＭの表面にゴム材
処理、ＰＣ樹脂材表面にウレタンゴムコート処理の３種
・実験結果
いずれの材質でも最大径Ｄ１５ｍｍ以上で十分な効果を得ることができた。

また、ベルト幅方向内側に、前記円錐コロと同軸で、回転自在のスポンジ製の弾性部材からなる弾性コロ３３（図３参照）を取り付けることでベルトの歪みを適度に押さえベルトの耐久性を向上させることもできる。すなわち、図４（ａ）に示すように、ベルトが円錐コロに押されて中央部に寄り、局部的な歪みＨが発生する。そこで、図４（ｂ）、図５に示すように弾性コロを同軸に設けると前記局部的な歪みが弾性コロにより大きく緩い歪みになり、ベルトへのストレスが低減、分散されるためベルト耐久性が向上することになる。なお、実施の形態では、弾性コロ３３の外径は２０ｍｍとした。

図３は、円錐コロ支持軸のベルト内側延長上に弾性コロを設けた図である。

図４は、弾性コロ無しの場合と弾性コロ取り付けた場合とで、ベルトへ与える歪みを説明するための図である。

図５は、弾性コロを追加した場合のコロとベルトとの当接部の断面を示す図である。

以上、実施の形態では中間転写ベルトの駆動装置にベルト片寄り防止対策を施した場合について説明したが、図１に示すように、定着装置４の枠体（両側板）に定着ベルト４０の片寄り防止機構３Ａを取り付け、定着ベルト４０の片寄りバランスを保つようにすることもできる。

画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。図１の片寄り防止機構の取り付け位置Ａ部を拡大してＸ方向から視た図である。円錐コロ支持軸のベルト内側延長上に弾性コロを設けた図である。弾性コロ無しの場合と弾性コロ取り付けた場合とで、ベルトへ与える歪みを説明するための図である。弾性コロを追加した場合のコロとベルトとの当接部の断面を示す図である。

符号の説明

２ベルトユニット
２０中間転写ベルト
２１駆動ローラ
２２アースローラ
２３テンションローラ
３、３Ａ片寄り防止機構
３０円錐コロ
３１円錐コロ支持軸
３３弾性コロ
４定着装置
４０定着ベルト
ｆ回転面

Claims

複数のローラに張架された無端ベルトを回転駆動する無端ベルト駆動装置において、前記無端ベルトの幅方向端部の少なくとも一方に、ベルト幅方向端部から中心に向かって直径が細くなる円錐コロを前記無端ベルトの端部の外周面に当接して設けたことを特徴とする無端ベルト駆動装置。
前記円錐コロと同軸上で且つ前記円錐コロよりベルトの中央寄りに、弾性変形可能な弾性部材で形成された弾性コロを前記無端ベルトの端部の外周面に当接して設けたことを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト駆動装置。
前記円錐コロの表面は、前記無端ベルトの回転駆動に伴って回転することを特徴とする請求項１または２に記載の無端ベルト駆動装置。